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看门狗机制

lcysts
24
2025-10-19

看门狗定义

看门狗其实就是一个定时器，从功能上说它可以让微控制器在程序发生意外（程序进入死循环或跑飞）的时候，能够自动重启单片机，让系统回到正常状态。

毕竟对于计算机系统来说，99%的问题都可以通过重启解决~ esp32单片机也深谙此道。

看门狗分类

esp32上看门狗一共有两种类型，第一种为中断看门狗，第二种为任务看门狗

中断看门狗（IWDT）

中断看门狗，简称IWDT（interrupt watch dof timer），它是用于监控有没有哪一个中断处理程序执行时间过长（默认时间为800ms），如果时间过长，直接重启esp32

任务看门狗（TWDT）

任务看门狗，简称TWDT（task watch dog timer），它用来看管freertos中的任务，被它看管的任务，如果长时间（超时时间为5秒）得不到CPU资源，没机会运行，它将重启esp32

看门狗机制

中断看门狗默认开启，所以我们在编写中断处理函数时，一定要让函数逻辑尽可能简单

对于任务看门狗，其机制如下：如上图所示，esp32有两个CPU，在每一个CPU上，都有一个预先创建的任务，这个任务的优先级非常低（为0），并且它的作用有如下几个：

  • 当esp32处于空闲状态时，自动降低功耗，增加续航时间；

  • 当自己CPU下有任务被删除时，主动清理相关内存资源；

  • 重置看门狗定时器

默认情况下，esp32为0号CPU上的空闲任务添加了看门狗监管逻辑，如果CPU0上的空闲任务，在5秒钟之内获取不到CPU资源，没有机会运行，它将触发看门狗重启机制，导致esp32重启。

喂狗的定义

我们说过，看门狗其实本质上就是一个定时器，只有定时器超时才会触发重启逻辑，所以我们只需要保证在超时时间范围内，去重置定时器，就能保证不被重启，这个重置定时器的动作，有一个很高雅的名字，就叫“喂狗”。

对于中断看门狗来说，要避免esp32不被重启，需要尽可能降低中断处理函数的复杂度，让中断函数尽快运行结束。对于之前的中断需求，可以换一种方式来实现

  • 每次只在中断处理函数中对计数器进行累加（这个操作非常轻量快速）

  • 定期通过串口打印计数器的逻辑可以放到loop函数中

修改后的代码如下：

#include <Arduino.h>

volatile int count = 0;   // 按钮计数器
long last_press_time = 0; // 上一次按下按钮的时间，用于按钮消抖

void handle()
{
  // 两次按下的时间要大于500ms才认为是一次有效的操作
  if (millis() - last_press_time > 500)
  {
    count++;                    // 计数器加一
    last_press_time = millis(); // 记录本次按钮按下的时间
  }
}

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  // 开启23号引脚的中断
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(23), handle, RISING);
}

void loop()
{
  Serial.println(count); // 把当前计数值通过串口打印出来，每秒打印一次
  delay(1000);
}

中断看门狗的超时时间

中断看门狗超时时间是300ms

暴力方案：禁用看门狗

这种方案很暴力，相当于饮鸩止渴，极不推荐，看门狗存在的意义是保证系统不死机不卡顿，如果暴力破坏机制，可能导致意想不到的问题发生

当然了，还是给大家介绍如何暴力取消看门狗，调用disableCore0WDT()函数取消即可，完整代码如下：

#include <Arduino.h>

volatile uint64_t count = 0; // 创建一个计数器
void cal(void *ptr)
{
  while (1)
  {
    count++;
  }
  vTaskDelete(NULL);
}

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  disableCore0WDT(); // 禁用CPU0上的看门狗机制
  // 任务优先级为1，分配到CPU0
  xTaskCreatePinnedToCore(cal, "cal", 2048, nullptr, 1, NULL, 0);
}

void loop()
{
}

可选方案：降低任务优先级IDLE任务的任务优先级为0，我们可以降低cal任务的优先级也为0，这种情况下，IDLE任务与cal任务将公平竞争CPU资源，IDLE也就有机会重置看门狗计时器，避免被重启。​

  // 任务优先级降低为0，分配到CPU0
  xTaskCreatePinnedToCore(cal, "cal", 2048, nullptr, 0, NULL, 0);

推荐方案：主动让CPU

这种方案在实战中比较推荐，原理就是在cal任务中，每隔一段时间主动让出CPU，让IDLE任务有机会执行，有机会重置看门狗计时器。

主动让出CPU最简单的方式就是调用vTaskDelay函数，主动休眠一段时间，另外上一节课在任务循环中，使用Serial.println()函数输出数据，其实也是一种让出CPU资源的方式，因为Serial.println()属于IO操作，IO操作时不需要占用CPU，但不推荐该方式，毕竟没人会因为要让出CPU而故意进行串口输出~

#include <Arduino.h>

volatile uint64_t count = 0; // 创建一个计数器
void cal(void *ptr)
{
  while (1)
  {
    count++;
    vTaskDelay(1); // 主动休眠1ms，让出CPU给IDLE任务
  }
  vTaskDelete(NULL);
}

void setup()
{
  Serial.begin(115200);

  // 任务优先级为1，分配到CPU0
  xTaskCreatePinnedToCore(cal, "cal", 2048, nullptr, 1, NULL, 0);
}

void loop()
{
}

CPU1空闲任务启用看门狗

对于CPU1来说，看门狗默认不启用，如果要对CPU1上的空闲任务也启用看门狗机制，则可以使用如下函数启用

enableCore1WDT()函数

该函数会启用CPU1上的Idle task的看门狗机制，函数没有任何参数，直接调用即可。

#include <Arduino.h>

volatile uint64_t count = 0; // 创建一个计数器
void cal(void *ptr)
{
  while (1)
  {
    count++;
  }
  vTaskDelete(NULL);
}

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  enableCore1WDT();
  // 将任务创建在CPU1上，并且上一行启用了CPU1上的空闲任务看门狗，这个程序将会触发任务看门狗
  xTaskCreatePinnedToCore(cal, "cal", 2048, nullptr, 1, NULL, 1);
}

void loop()
{
}

上述代码将会出发CPU1上的任务看门狗机制

规避CPU1上空闲任务看门狗机制触发的代码如下：

#include <Arduino.h>

volatile uint64_t count = 0; // 创建一个计数器
void cal(void *ptr)
{
  while (1)
  {
    count++;
    vTaskDelay(1); // 主动退让CPU资源
  }
  vTaskDelete(NULL);
}

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  enableCore1WDT();
  // 将任务创建在CPU1上，并且上一行启用了CPU1上的空闲任务看门狗，这个程序将会触发任务看门狗
  xTaskCreatePinnedToCore(cal, "cal", 2048, nullptr, 1, NULL, 1);
}

void loop()
{
  vTaskDelay(1); // 主动退让CPU资源
}

第9行和第24行分别在cal任务和loopTask任务中对CPU进行让步，确保CPU1上的空闲任务有机会重置定时器

其他任务使用看门狗

其他非Idle task的任务如果希望看门狗看管任务，也可以使用如下流程启用看门狗机制，并且在任务中主动喂狗

  1. 头文件中引入 #include "esp_task_wdt.h"

  2. 在任务中调用esp_task_wdt_add(NULL)，申请看门狗看管当前任务

  3. 在任务执行过程中，定时调用esp_task_wdt_reset()函数喂狗（重置定时器）

#include <Arduino.h>
#include "esp_task_wdt.h"

volatile uint64_t count = 0; // 创建一个计数器
void cal(void *ptr)
{
  esp_task_wdt_add(NULL); // 申请看门狗看护本任务
  while (1)
  {
    count++;
    esp_task_wdt_reset(); // 看门狗喂狗操作
  }
  vTaskDelete(NULL);
}

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  // 创建一个任务，优先级为1，绑定到1号CPU（1号CPU空闲任务默认不启用看门狗机制）
  xTaskCreatePinnedToCore(cal, "cal", 2048, nullptr, 1, NULL, 1);
}

void loop()
{
}

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